農用ゴム履帯車両の動力・振動特性と最適設計パラメータの決定

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11460119
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 井上 英二 九州大学, 農学研究院, 助教授 (00184739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲葉 繁樹 佐賀大学, 農学部, 助手 (50223227) ; 宮本 眞吾 日本大学, 生物資源科学部, 助教授 (20174211) ; 橋口 公一 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (10038250)
• Keywords: 転動抵抗 / 力学モデル / 走行抵抗シミュレーション / 転輪配置 / 傾斜正接値 / 履帯重量 / 定量的一致 / 設計パラメータ

Research Abstract

本年度は転輪配置の影響による転輪のゴム履帯に対する転動抵抗を駆動スプロケットに生じるトルクにより計測した。さらに、本研究代表者が構築した剛性路面を走行するゴム履帯車両の力学モデルにより転輪の走行抵抗を理論的に解析し、実測値との比較を行い、走行抵抗を減少させうる設計パラメータの探索を試みた。まず、始めに転輪の内部抵抗と転輪に作用する鉛直荷重との関係を明らかにするため、油圧シリンダー、裁荷台から構成される転輪とゴム履帯間に生じる転動抵抗を測定する室内試験装置を試作した。本試験装置による計測結果から、ゴム履帯に対する転輪の転動抵抗は、鉛直荷重の作用により芯金ピッチを周期とする変動を生じることが判明した。さらに、転動抵抗の変化と転輪の鉛直変位より導出した履帯面上の傾斜正接値の変化に相似性が有ることと、最大・最小値の位置がほぼ一致することから、転動抵抗の変化は転輪の上下動に起因することが明らかとなった。そこで、本結果に基づき、ゴム履帯走行部に関する3次元力学モデルを用い、転輪の履帯に対する転動抵抗を組み合わせた走行抵抗シミュレーションを行い、履帯走行装置の実機にて測定された走行抵抗の実測値と比較を行い、その妥当性を検討した。なお、本モデルとの力学条件(荷重条件)を実測値と合わせるため、走行実験での実測値から空転トルクの半分の負荷を差し引いた。これは、力学モデルでは走行路面と接地する履帯重量が含まれていないためである。以上の結果を踏まえ、シミュレーションとの比較を行った結果、3パターンの転輪配置全てにおいて定量的な一致を見るとともに、配輪配置の良否によりその大小が異なることが明らかとなった。。このことにより、走行抵抗を減少させうる設計パラメータとして転輪配置が挙げられることが理論的に証明された。

Research Products

• [Publications] S.Inaba,E.Inoue,K.Hashiguchi,T.Matsuo: "Analytical Simulation of Travel Resistance of the Rubber Crawler System for Fam Machinery"ICAME 2000 Proceedings Vol.II of III. 139-145 (2000)
• [Publications] E.inoue,H.Konya,Y.Hirai,R.Noguchi,K.Hashiguchi: "Identification of Dynamic Parameters of the Rubber Crawler System for Farm Machinery"ICAME 2000 Proceedings Vol.II of III. 146-153 (2000)